環(huán)氧苯乙烷（SO）是一種重要的有機(jī)中間體,其用途廣泛主要用于藥物合成、精細(xì)化工品等領(lǐng)域,同時(shí)可作為環(huán)氧樹(shù)脂稀釋劑、紫外線吸收劑等。目前,環(huán)氧苯乙烷的主要生產(chǎn)方式為鹵醇法,存在較大環(huán)境問(wèn)題,生產(chǎn)成本高且工藝落后,亟待研究出一條綠色環(huán)保的新生產(chǎn)工藝。本文以介孔分子篩HMS為基礎(chǔ),過(guò)渡金屬Co作為活性組分,采用浸漬法、共浸漬法和原位合成法制備出鈷改性催化劑,使用多種表征方法對(duì)催化劑進(jìn)行分析研究。將制備的催化劑應(yīng)用于合成環(huán)氧苯乙烷中,氧氣為氧化劑,對(duì)苯乙烯環(huán)氧化合成環(huán)氧苯乙烷反應(yīng)的工藝條件進(jìn)行了優(yōu)化。通過(guò)浸漬法和共浸漬法制備了鈷負(fù)載型催化劑Co/HMS,使用XRD、UV-Vis等表征方法對(duì)樣品結(jié)構(gòu)、鈷的分散度和存在形式進(jìn)行分析。結(jié)果表明,采用浸漬法制備的催化劑鈷以Co₃O₄形式存在,共浸漬法制備的催化劑活性組分鈷出現(xiàn)了孤立態(tài)[Single-site Co（Ⅱ）],且鈷氧化物分散度更好。通過(guò)苯乙烯環(huán)氧化合成環(huán)氧苯乙烷反應(yīng)評(píng)價(jià),共浸漬法制備的催化劑活性更好。進(jìn)一步對(duì)共浸漬法制備Co/HMS的制備條件進(jìn)行考察并優(yōu)化,最佳制備條件:多元醇中選擇乙二醇、乙二醇... 

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【學(xué)位級(jí)別】：碩士

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催化劑制備示意圖

第二章實(shí)驗(yàn)部分13Si：0.27DDA：9.09EtOH：29.6H2O。滴加完后45℃劇烈攪拌晶化4h，室溫下靜置老化12h。之后充分洗滌，120℃干燥4小時(shí)。最后將合成后的產(chǎn)物在823K的空氣中以10K/min的加熱速率焙燒5h，除去模板劑得到最終的M-HMS樣品。圖2.1催化劑制備示意圖Fig.2.1SchematicdiagramforthepreparationofM-HMS2.3苯乙烯環(huán)氧化催化性能評(píng)價(jià)本實(shí)驗(yàn)中O2為氧化劑，用自制的金屬改性介孔分子篩為反應(yīng)體系中的催化劑，實(shí)驗(yàn)裝置如圖2.2所示。步驟如下，首先稱(chēng)取0.2g自制催化劑加入到100ml三口燒瓶中，再往燒瓶中分別加入8mmol反應(yīng)物苯乙烯和一定體積的溶劑；將其固定在油欲中并安裝好冷凝回流裝置，然后開(kāi)啟循環(huán)水、加熱和攪拌按鈕。溫度升至指定溫度后，打開(kāi)氧氣鋼瓶調(diào)節(jié)空氣流量計(jì)向體系中通入氧氣，反應(yīng)一定時(shí)間。反應(yīng)結(jié)束后關(guān)閉鋼瓶，樣品冷卻至室溫，分離取樣進(jìn)行定量分析。圖2.2反應(yīng)裝置圖Fig.2.2Thediagramofthereactiondevice

西北大學(xué)碩士學(xué)位論文22圖3.4兩種制備方法催化劑的SEM圖Fig.3.4SEMimagesofcatalystsintwopreparationmethods表3.2兩種制備方法催化劑的EDS能譜分析Table3.2EDSspectroscopicanalysisofcatalystsbytwopreparationmethods催化劑OKSiKCoKω/φ/ω/φ/ω/φ/Co/HMS（Co:EG=1:0）57.5370.9740.2528.282.220.74Co/HMS（Co:EG=1:1）54.2369.5437.9927.757.782.71圖3.4中a和b都呈現(xiàn)出分散性較好的小顆粒，很難清楚地看到乙二醇添加后對(duì)催化劑形貌的影響。EDS能譜分析表明，經(jīng)過(guò)乙二醇改性后的催化劑表面Co的含量稍微有些提高，ω/（質(zhì)量百分?jǐn)?shù)）從2.22%提高到7.78%。這一結(jié)果表明乙二醇的添加有助于提高活性組分鈷在載體上的分散度。3.2.5兩種方法制備催化劑的評(píng)價(jià)以環(huán)氧苯乙烷合成為探針?lè)磻?yīng)，對(duì)兩種負(fù)載方法制備的分子篩催化劑進(jìn)行催化性能評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)條件：0.2g催化劑，O2（20ml/min），20mlDMF，100℃下反應(yīng)4h，結(jié)果見(jiàn)表3.3。表3.3兩種制備方法催化劑性能評(píng)價(jià)Table3.3TheinfluenceofthetwopreparationmethodsontheperformanceofthecatalystSamplesWcat/gstyrene:O2mmol:ml/minT/℃t/hX/%S/%Co/HMS0.28:20100474.7332.83Co/HMS（EG）0.28:20100489.2541.90由表3.3可以看出，相同反應(yīng)條件下Co/HMS（EG）催化苯乙烯環(huán)氧化性能明顯高于Co/HMS催化劑，共浸漬制備的Co/HMS（EG）苯乙烯轉(zhuǎn)化率可達(dá)到89.25%，SO選擇性也達(dá)到41.9%。這可能與鈷氧化物分散度或鈷的存在形式有關(guān)。根據(jù)3.2.1-3.2.5中對(duì)催化劑的表征及性能評(píng)價(jià)結(jié)果，在兩種催化劑制備方法中選擇了共浸漬法為制備負(fù)載Co催化劑的方法。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3240312